Nature子刊:蛋白质也有指纹识别系统了,高通量蛋白质解析不是幻想!

鑫凯顺信息网-一站式综合新闻资讯门户 yuankaiyan 2021-11-01 10:10:53
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  这种被称为DNA纳米开关卡钳(DNC)的技术使研究人员能够通过施加少量力来高精度地测量单肽(蛋白质构造块)的距离。DNC通过快速测量同一分子的多次距离,创建了一个独特的指纹,可以用来在后续的实验中识别它。这个结果发表在《NatureNanotechnology》杂志上。

  当你试图理解生物学中的一些东西时,有两种主要的探究方法:你可以观察你的研究对象处于自然状态,或者你可以干扰它,看看它是如何反应的。观察可以提供者WesleyWong说,观察可以提供大量伟大的生物信息,但有时候最好的学习方法是身体与它互动。通过施加力确定肽分子中氨基酸的模式是正在进行的科学探索中的一种新范式。这项技术将使我们能够像现在的DNA一样轻松地测量蛋白质。
  DNC是基于DNA纳米开关的基本技术:单链DNA,分子把手附着在其长度的多个点上。当两个把手结合在一起时,DNA链中会形成一个环,缩短DNA链的总长度。用力拉开手,绳子会回到原来的长度。环状和非环状的长度差反映了环状的大小,也反映了手柄之间的距离。
  研究小组意识到,他们可以更进一步地将DNA纳米开关设计成与生物分子结合的手柄,这些手柄可以像卡尺的两个尖端一样有效地夹住分子,而不是相互结合。通过测量在两个把手之间添加目标分子如何改变DNA纳米开关在环形和非环形状态下的总长度,研究小组假设他们可以有效测量分子的大小。
  在某些方面,DNA纳米开关ang说:在某些方面,DNA纳米开关使用了一种最经典的测量物体的机械方法:只要对物体施加力它是如何反应的。这种方法在单分子蛋白质组学领域还没有真正看到,因为对这么小的物体施加力是非常具有挑战性的。但是我们迎接了挑战。
  为了把基于力的新测量技术的想法变成现实,Yang和他的同事首先将两种不同类型的手柄连接到目标分子上:一个强手柄将分子牢牢固定在DNC的一端,另一个弱手柄可以连接到DNC的另一端。然后,他们把DNC的两端绑在两个悬浮在激光束中的光学捕捉珠子上。通过接近珠子,它们诱导目标分子的弱手柄与DNC结合形成环状。当他们通过进一步分离珠子来增加力时,脆弱的手柄最终释放了它的键,使DNC恢复到长时间的非操作状态。
  该团队首先在简单的单链DNA(ssDNA)分子上测试了该技术,并确认环态之间距离测量值的变化与目标分子的长度直接相关。这些长度变化可以用埃级精度(比DNA双螺旋宽度小十倍)来测量,从而识别出与单核苷酸相同的小长度变化。
  由于目标分子包含多个可与DNC结合的弱手柄,重复结合和断裂这些手柄的循环会在强手柄和弱手柄之间产生一系列的距离测量值,这是每个被测分子唯一的。这种指纹可以用来识别样本中的已知分子,或者推断未知分子的结构信息。